套管开窗定向侧钻技术

套管开窗定向侧钻技术 套管开窗定向侧钻技术 钻井工程技术公司 定向井公司 目录 一、现状 ......................................................................................... 2 二、目的及技术简介 ..................................................................... 2 三、斜向器或套管定向开窗侧钻工艺技术: .............................. 3 四、锻铣式套管开窗定向侧钻工艺技术 ...................................... 5 五、井眼轨迹控制 ......................................................................... 7 六、发展前景 ................................................................................. 8 1 套管开窗定向侧钻技术 一、现状 套管开窗侧钻技术在国内外已广泛推广应用，并取得了明显的经济效益和社会效益，其技术也日趋完善成熟，成为油田节支增效挖潜的重要手段和措施。由于我国各大油田勘探与开发到目前已发展到了比较成熟阶段，大部分油田产量已开始处于下滑趋势，甚至于某些油田的产量急剧下降，新增地质储量相对减少，各种采油增产措施难以凑效。而只有少数油田处于稳产，保持比较乐观的产量。如四川油田、青海油田、中原油田、华北油田、玉门油田等都失去了昔日辉煌，由原来的稳产，走向了急剧下滑的势头。加之近几年来原油价格下降、物价因素等，致使原油生产成本高居不下。这就迫切需要新技术来盘活老区油井，以较少的投资获得较高的经济效益。套管开窗侧钻技术的应用，使老油区重获新生。可以实现原有老井充分挖潜地下油气资源潜力，获得更多油气资源。为此各油田均对套管开窗钻井工艺技术进行攻关与研究，胜利油田1986年完成第一口套管开窗侧钻井营86—斜3井，应用的地锚式定向开窗侧钻法，87年在桩古34—追2井中，在4234.5米处开窗侧钻获得成功。88—89年又相继完成了3口井，形成了一整套系统的工艺理论和比较完善的工艺技术，目前已在油田范围大面积的推广应用，见到良好的效果。 二、目的及技术简介 主要目的就是使原始地层重新裸露，实现再完井作业。它是对钻井工艺技术的补充和完善，可以实现常规钻井技术无法完成或者有特殊要求的完井作业。首先可实现钻井过程的补救，及套管内有落鱼或者落物而又无法打捞不能继续进行作业施工的井的补救。其次，钻井及采油过程中套管变形，影响生产的井，实施套管开窗可以解决。第三，采油过程中砂堵砂 2 埋严重，通过修井无法恢复生产的井。第四，直井确实偏离油气层位置，经勘探其周围还有开采价值的油藏。第五，是有特殊要求的多底井和泄油井等。第六，是油田开发后期，已无开采价值的井，为了节约钻井成本，充分挖潜，利用原井眼开窗侧钻成定向井或水平井，开采周围油气藏。 主要技术就是运用特殊工艺技术，在套管的某一位置，按照开一窗口或铣掉一段套管，定向侧钻成一口新井眼，实现重新完井的工艺技术。该项技术涉及到工具、工艺、测量等，是一项多种技术综合应用的技术，尤其在深井中还涉及到高温深井测量硬地层侧钻和高温条件下的动力钻具使用等问，难度大，涉及面广。包括两种:一是斜向器式开窗侧钻工艺技术，它通过定向后锚定斜向器，迫使磨削工具产生侧向切削力，在套管上按预定方向铣出一个侧孔，侧钻形成新井眼，再获得完井的工艺技术。二是锻铣式开窗侧钻工艺技术，利用锻铣刀片的转动在套管上某一预定位置段，锻铣掉套管，裸露原始地层，水泥封固后，定向侧钻形成一新井眼，按设计要求完钻。 三、斜向器或套管定向开窗侧钻工艺技术: 1 工具准备:选择适合井眼尺寸的套管开窗工具，应具备以下内容: 地锚总成、斜向器总成、启始铣、开窗铣、小磨鞋、钻柱铣、西瓜铣、锥形铣、钻杆胶塞(钢球)、尾管。 2 开窗前井眼准备: ?确定开窗侧钻位置，应尽量避免套管接箍，选择水泥封固质量比较好的有利于侧钻的地层。 ?查阅原井眼数据(或BOSS测量数据)、套管钢级、壁厚、内外径等。 ?套管通内径、刮蜡、清除原井眼内原油及污物，检查是否有损坏或变形。 ?测磁性定位，应在钻杆内测套管接箍，把所有误差校正到钻杆上。 ?作套管定向开窗侧钻设计，制定施工、技术措施和作业参数。 3 3 定向开窗工作步骤: (1) 地面工具检查:检查所有工具是否灵活好用，是否配套齐全。 (2) 下地锚作业:下地锚作业一定要控制下放速度，遇阻不得超过1吨， 严禁转动转盘，准备2根长钻杆和2根短钻杆，以便调节转盘面以 下钻杆长度符合设计开窗位置要求。防止井口落物。 (3) 定向固地锚作业: a 下钻到底，不得超过1吨钻压，小排量开泵，不得调整泥浆。 b 用陀螺测量仪器定向，座好钻具锁定转盘。 c 固井人员检查并装好水泥头及钻杆胶塞后，注水泥固地锚。 d 注水泥完后，立即替浆剪断销钉。 e上接方钻杆，循环泥浆清洗井眼。起钻侯凝48小时。 (4) 通井探地锚作业:下钻遇阻反复划眼直到畅通，探地锚头时钻压不 得超过1吨。 (5) 启始铣下井作业: a 钻具结构为:启始铣，钻铤三柱，钻杆 b 下钻速度一定要慢，中途遇阻不得硬压，应起钻通井。 c 加压1,2吨，转速控制在50,60转/分。 d 泥浆性能应满足携带铁屑的能力要求。 e 磨铣到启始铣死点位置时，要计算目前窗口能否满足下开窗铣的要求。若不能满足要求，再下导向杆直径小的启始铣再铣，直到满足要求为止。 f 要保证启始铣新开窗口底部套管外壁到斜向器斜面的距离应小于开窗铣的直径。 (6) 开窗铣下井作业。 a. 加压3,5吨，转速60转/分，泥浆性能能满足携铁屑要求。 b. 送钻均匀，及时捞取井口返出铁屑，分析井下工具工作状况。 c. 磨过小磨鞋下死点位置后，继续下开窗铣把下部窗口开完。要小钻压， 4 防止开窗铣滑入地层。 d. 窗口开完后，利用开窗铣钻进地层3,5米，为修窗口作好准备。 (7) 小磨鞋下井作业:下钻到开窗铣上死点转动磨铣，确认小磨鞋过下 死点后，并畅通起钻。 (8) 修窗口: a 钻具为:锥形铣，西瓜铣，钻柱铣，钻铤三柱，钻杆。 b 各铣鞋之间丝扣上紧、焊接牢固，防止脱扣落井。 c 下钻到斜向器顶部遇阻1,2吨，转盘修窗口。 d 反复划修窗口，直到上提下放畅通，起钻换钻具侧钻。 四、锻铣式套管开窗定向侧钻工艺技术 1. 准备工作:包括项目的确立、工具准备、井眼准备、项目确立。首先进行地质调查、分析、查阅原井及临井地质资料、完井资料，若原井是因采油过程发生了事故，要对产能及效益进行对比分析，对侧钻完井后的效益进行预测，经评价论证后确定。工具准备是根据需要、工艺要求、经济效益分析对比，准备合适本井的开窗工具。主要需要下面工具:开 ,2套，锻铣刀片6,8付，1.5,1.75度单弯壳体动力钻具各窗锻铣器1 一套，定向接头2只，钻杆、钻铤、无磁钻铤1,2根，短钻铤1,2根，钻头若干，仪器包括随钻测量仪器一套，单多点测斜仪1,2套，螺旋扶正器4,6只和各种打捞工具 井眼准备:包括查阅原井资料或测原井眼井身轨迹数据(测BOSS)，确定开窗侧钻位置，套管通径，刮蜡，清洗井内原油，检查套管是否有损坏和变形，钻杆内测定套管接箍，校正误差。套管定向开窗侧钻设计、制定施工方案技术措施和作业参数。 2. 套管锻铣开窗工作步骤 (1) 锻铣工具下井前的安装调试，检查刀片能否全部张开和收回。 (2) 检查刀片灵活好用后，将刀片捆住，防止下井过程中打开，损坏套 5 管及刀片。 (3) 下钻过程中控制下放速度，严禁猛刹猛放，不得开泵循环和转动， 遇阻不能超过1吨。 (4) 保护好井口，防止井口落物，以免发生重大井下事故。 (5) 工具下到开窗位置，开泵转动，转动20,30分钟后，慢慢加压0.5, 1吨，观察钻具能否加上钻压，能加上钻压后，继续磨铣，并观察 有无碎铁屑返出，根据铁屑返出情况和形状分析锻铣工具工作状况。 (6) 磨铣钻压不能超过1吨，防止压坏工具，造成工具不能全部磨穿套 管，出现套管内拔皮现象。 (7) 每磨铣0.5米，要停止转动，增大泥浆排量，循环清洗井眼，观察 铁屑返出情况即数量，防止铁屑在井内相互缠绕，形成“鸟窝”状 铁屑团，造成卡钻事故的发生。 (8) 每磨铣1,2米，要停转盘上提钻具，观察有无遇阻现象，判断井下 锻铣工具闭合情况，观察锻铣工具通过窗顶时有无挂卡现象。 (9) 注意磨铣速度，当速度明显下降时，应及时起钻检查，分析原因， 制定下步措施。 (10) 每次下钻到上窗位置时，开泵转转盘反复划眼，保证套管锻铣质量。 (11) 锻铣完后，增大排量循环洗井，清除井底铁屑，并用稠泥浆封住锻 铣液。 3(打水泥塞封固锻铣段 (1) 要确保水泥塞质量，封固到窗底以下50米，到窗顶以上50余米。 (2) 打完水泥后，立即起钻至窗顶以上60米，循环洗井，将多余泥浆排 出井眼，并不断活动钻具，防止将钻具封固在井内，造成事故。 (3) 候凝48小时后，下钻钻探水泥塞面，将水泥钻至设计侧钻井深，检 查水泥质量。 4(定向侧钻按设计钻具组合好钻具下井。 6 (1) 钻进参数:钻压20,40KN,泵压10,12MPa，排量根据开窗井眼确 定，转速50,60转/分。 (2) 施工步骤: a 组合好钻具在地面进行试运转，一切正常后下井，同时准备好随钻测量仪器，测量绞车就位。 b 钻头下到侧钻位置后，开泵、锁定定向方位，定向施工。 c 定向施工过程中，严禁转转盘，首先让钻头在同一位置空转20,30分钟，使其在井壁上造出台阶。 d 送钻均匀，并随时控制好预定的工具面，保证按定向方位钻进。 e 随时捞砂样，分析砂样中地层含量，判断井下侧钻情况。当砂样全部为地层时，表明钻头已进入新地层，侧钻成功。 f 继续动力钻具钻进造斜，并随时调整工具面达到预定方位，造斜到井眼、井斜角、方位角达到设计要求时，起钻，表明定向侧钻造斜过程已完成。换转盘钻进。 五、井眼轨迹控制 (1) 钻进工艺为:增斜段施工—稳斜段(降斜段)施工—中靶完钻。 (2) 按要求配好钻具，做到准确无误。 (3) 每次下钻到定向侧钻位置，要放慢下放速度，遇阻不得转转盘，采 用“一冲二通三划眼”的原则，防止出新眼。 (4) 实时作好井身轨迹剖面图，根据结果对井身轨迹进行预测和中靶分 析。 (5) 充分用好三级净化设备，调整好泥浆性能，充分携砂。 (6) 定向侧钻位置减少泥浆循环时间，以免造成井眼垮榻，下钻时找不 到原井眼。 (7) 作好施工，以便施工中进行分析研究。 准确地收集好原始资料，完钻后写出技术总结。 7 六、发展前景 在世界原油价格下滑，生产成本又偏高，新的探区又没有可观的经济效益，老区产量不乐观的情况下，人们充分地认识到套管开窗侧钻技术的重要性，它不仅可以使老区老油井重获新生，同时也可以用最少的投入换取可观的经济效益。多年来，它已经由普通的开窗侧钻定向井发展到开窗侧钻水平井和开窗侧钻短半径水平井，致使获得的油层段更长，开发采油段更多，达到充分挖潜的目的。从土地的使用、勘探、开发、采油的投资方面，大大降低了成本，获得可观的经济效益。从技术方面来看，套管开窗技术经过几年的摸索与实践，已达到比较成熟，能够在不同井内进行开窗作业。定向轨迹控制技术和测量仪器等都已达到了比较高的技术水平，泥浆技术经过多年的攻关，能够满足各种类型的开窗井，水平井技术沿用了普通水平井技术，开窗侧钻短半径水平井有待于进一步研究和发展，需要进行工具和轨迹控制技术的进一步提高和发展。可以说整个套管开窗定向侧钻技术具有相当高的技术水准。能够满足不同的采油、地质、开发的不同要求。但是，在整个技术中，还需要进行进一步研究的套管开窗侧钻的工具。主要是由于国产工具的质量和寿命与国外套管开窗侧钻工具还存在一定的差距。如刀片的质量和寿命、小钻具的抗拉、抗扭强度以及柔韧性等，如何才能增加工具在井下工作时间，减少起下钻次数，缩短建井周期，提高经济效益等。另一个问题是小尺寸井眼的钻头存在使用寿命短等问题。再则是在小尺寸井眼中，如何给钻具施加足够钻压，提高钻进速度是进一步研究方向。如果采用液力器加压，则成本太高。如果这些技术都解决了，这项技术将会有更好的发展前景，更可观的经济效益。 8